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2017-09-25

Travi, nervature, travi a T: deformazione e flessione in stato di fessurazione

RFEM e i moduli aggiuntivi RF-CONCRETE offrono varie opzioni per l'analisi delle deformazioni di una trave a T nello stato fessurato (stato II). Questo articolo tecnico descrive i metodi di calcolo (C) e le opzioni di modellazione (M). Sia i metodi di calcolo che le opzioni di modellazione non si limitano alle travi a T, ma saranno spiegati solo utilizzando un esempio di questo sistema.

Metodi per il calcolo della deformazione/inflessione

C1: Calcolo analitico - Asta
Il metodo di calcolo secondo EN 1992-1, punto 7.4.3 [1] , consente un'approssimazione semplificata della deformazione nello stato fessurato. Utilizzando questo metodo, la deformazione è determinata su una struttura di aste estratta. Gli elementi strutturali collegati come le superfici, ad esempio, non sono considerati nel calcolo.

C2: Calcolo analitico - Superficie
Il modulo aggiuntivo RF-CONCRETE Deflect determina le deformazioni nello stato fessurato utilizzando un metodo basato sul metodo di calcolo analitico secondo EN 1992-1-1, sezione 7.4.3. In questo caso, le proprietà del materiale elastico lineare vengono applicate all'acciaio di armatura e al calcestruzzo fino al raggiungimento della resistenza a trazione. Se la resistenza a trazione del calcestruzzo viene superata, si verifica lo sviluppo di danni. La struttura analizzata deve essere costituita interamente da superfici. Questo metodo di calcolo è adatto per superfici soggette a flessione.

C3: Calcolo non lineare - Asta
Questo è un metodo fisicamente non lineare che considera la formazione di fessure e la ridistribuzione delle forze interne nell'analisi degli spostamenti generalizzati. La struttura analizzata deve essere una struttura ad asta pura.

C4: Calcolo non lineare - Superficie
Questo è un metodo fisicamente non lineare che considera la formazione di fessure e la ridistribuzione delle forze interne nell'analisi degli spostamenti generalizzati. La struttura analizzata deve essere costituita interamente da superfici. In questo metodo, un modello di superficie bidimensionale viene espanso internamente tramite l'altezza. Per questo, la sezione trasversale in acciaio è divisa in un numero definito di strati di acciaio e calcestruzzo (chiamati "strati"). Per ulteriori informazioni, vedere il manuale RF-CONCRETE Surfaces, Capitolo 2.8.2 [1] .

C5: Calcolo non lineare - Struttura combinata
In teoria, le strutture costituite da superfici e da torri possono essere analizzate utilizzando l'esportazione di rigidezza. RF-CONCRETE Members e RF-CONCRETE Surfaces offrono la possibilità di esportare la rigidezza determinata nello stato fessurato in RFEM in un caso di carico o in una combinazione di carico. Il calcolo viene avviato in uno dei due moduli, la rigidezza viene esportata in RFEM e l'altro modulo esegue nuovamente il calcolo non lineare per considerare la rigidezza esportata. Va notato che l'interazione tra la superficie e l'elemento dell'asta potrebbe non essere considerata in una singola esportazione della rigidezza.

Opzioni di modellazione

I metodi di calcolo disponibili possono essere combinati con vari approcci di modellazione nella modellazione o possono essere collegati ad essi. Questo sarà spiegato di seguito, utilizzando un esempio di una trave semplicemente vincolata con una sezione a T.

M1: Struttura a trave
La struttura è modellata come una struttura ad asta pura. Una possibile opzione di modellazione è quella di staccare i singoli componenti dall'intera struttura e analizzarli separatamente, o di creare la struttura solo dalle aste.

M2: Struttura combinata di aste ed elementi di superficie
I correnti della trave a T sono modellati come un elemento di superficie e l'anima come un elemento di asta. Questo è un modello tipico quando si utilizzano aste del tipo Nervatura. Il tipo di asta di una nervatura può essere utilizzato solo per il calcolo analitico (C1). Per il metodo di calcolo non lineare (C3), la nervatura deve essere convertita in un'asta eccentrica perché non ha rigidezza effettiva nel modello.

M3: struttura a piastra piegata con anima disposta verticalmente
La struttura è modellata come una semplice struttura a piastra piegata senza elementi dell'asta. Nel caso di modellazione della struttura come modello di superficie, è possibile attribuire la sezione trasversale della trave a T a una linea strutturale, che definisce la posizione e l'orientamento delle superfici. Pertanto, l'anima sarebbe modellata come una superficie verticale, che è ortogonale alle superfici della corrente.

M4: struttura a piastra piegata con anima disposta orizzontalmente
Come nel caso di M3, il modello è costituito interamente da superfici. Sia le correnti che l'anima sono modellate come una superficie con eccentricità disposta orizzontalmente rispetto all'asse baricentrico. La superficie che forma l'anima ha uno spessore corrispondente all'altezza totale della struttura.

Informazioni generali sulla modellazione nei moduli aggiuntivi
Fondamentalmente, il calcolo della deformazione nello stato fessurato richiede la definizione di un'armatura esistente nella struttura, che è il più vicino possibile all'armatura effettivamente progettata o coincide con essa, nella migliore delle ipotesi. In RF-CONCRETE Members, l'armatura esistente può essere modificata e salvata come template (vedi RF-CONCRETE Members, Capitolo 3.6 [3] ). In RF-CONCRETE Surfaces, è possibile definire la quantità dell'armatura esistente manualmente o per ciascun elemento, superficie per superficie (vedere RF-CONCRETE Surfaces, Capitolo 3.4.3 [2] ).

Combinazione di metodi per la determinazione degli spostamenti generalizzati e la modellazione

A seconda della modellazione, solo alcuni metodi sono adatti per l'analisi degli spostamenti generalizzati. La tabella seguente mostra le possibili combinazioni.

*1) Se si utilizza un'asta di tipo nervatura in M2, è possibile eseguire il calcolo analitico C1. Nel caso di aste eccentriche, una parte della superficie sarebbe trascurata quando si utilizza C1.

*2) Va notato che il metodo C2 è progettato per componenti strutturali prevalentemente soggetti a flessione.


Autore

Il signor Langhammer è responsabile dello sviluppo nel settore delle strutture in cemento armato e fornisce supporto tecnico ai nostri clienti.

Link
Bibliografia
  1. Eurocodice 2: Progettazione di strutture in calcestruzzo - Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici; EN 1992-1-1:2004 + AC:2010
  2. Dlubal Software (2017). Manuale RF-CONCRETE Surfaces. Tiefenbach: Dlubal Software, Mai 2018.
  3. Software Dlubal. (2017). Manuale RF-CONCRETE Members. Tiefenbach: Dlubal Software, marzo 2018.